现场总线技术赋能探索列管式超高温灭菌机的电气控制新篇章
随着国内人民生活水平的提高,“学生饮用奶计划”等项目的推广,液态乳制品的需求日益增长。我国的国情是,牛奶主要来源于分布在北方小城镇附近的小型养牛户和企业。这些本来就不充分的奶源,没有完整的冷链系统,因此无法有效地运往中心城市,这增加了乳制品企业生产成本。为了解决鲜牛奶运输问题,我们需要对牛奶进行无菌处理和包装,使产品能够销往中心城市,让消费者享受到真正新鲜、无菌的液态奶,从而促进养殖业发展,改善人们饮食习惯,提升人口素质。
市场化需求激发了国内大型超大型乳制品企业的大量涌现,这些企业引进国外超高温灭菌机和无菌包装设备,并投入巨资购置设备,以此实现经济效益最大化并缓解市场压力。然而,对于中小型乳制品企业来说,由于资金限制,他们无法购买昂贵的国外设备,因此迫切需要适合国产特色的超高温瞬时灭菌技术。
超高温瞬时灭菌技术简介
超高温瞬时灭菌是一种将原料牛奶加热至135~150℃仅需2~8秒即可杀死微生物并保持产品风味的一种工艺。在这种条件下,即使存在少量存活微生物,它们也不会繁殖导致产品变质。这就是所谓“商业无菌”。经过这样的处理后,可以保证30到60天内保留原有风味,不会产生细微变化。
原料预处理
在传统流程中,原始材料必须经过脱气、净化、初始杀菌(63-65℃/15秒)、冷却(4℃)及冷藏(4℃)等步骤以确保其质量。这一预处理过程对于生产出的最终产品质量至关重要,如图1所示。
列管式超高温瞬时灭菌机
3.1 工艺流程
超高温灭菌过程涉及将原料放入平衡罐,然后通过浮球阀控制液位,将其送入均质机进行均匀混合,再次利用热交换器降低温度至20-30摄氏度便可用于包装。此后的回流部分则再次降至4摄氏度以备回储或贮存。在整个过程中采用5个管式热交换器以及一个板式热交换器,其能效优化是研究重点之一,如图2所示。
3.2 控制系统组成与功能
列管式超高温瞬时灭菌机控制系统由核心PLC单元、人机界面显示屏、记录仪监控数据变频器调节产量与压力检测电磁阀开关操作温度探测Pt100接近开关配合使用,如图3展示了具体工作原理框架图。PLC模拟输出调整变频器频率设置温度控制输出等关键参数,无纸记录仪实时跟踪7天以上数据供上级查询追踪验证。而PLC核心PID算法精确调节温度,同时通过人机界面设定目标温度值执行PID调整参数显示测试结果实现稳定的消毒效果。
3.3 主要组成部件及其作用分析
本款列管式超高温瞬间滅機主体结构包括供给系統滅殺系統與降溫系統三個關鍵區塊:
- 內容详细描述列管式超高温瞬间滅機各部件之間運作關係如圖4顯示。
- 灭殺系統主要負責將物質加熱至137攝氏度維持四到八秒達到滅殺目的後通過多個熱交換進行快速降溫達20-30攝氏度準備包裝。
- 降溫系統則為節省能源設計優化技術實現既安全又經濟性最佳狀態反映出這種技術在現代食品行業中的重大意義与前景潜力。